Hodnocení cytotoxicity nanočástic a jejich Ramanova spektroskopická charakterizace na buněčné úrovni

Mgr. Monika PERLOVSKÁ HARVANOVÁ

Doctoral thesis

Abstract:

Předmětem této disertační práce bylo hodnocení ovlivnění buněk buněčných linií lidských keratinocytů SVK-14 a lidských fibroblastů BJ působením studovaných nanočástic oxidu titaničitého (TiO2) a nanočástic stříbra (AgNPs) z komerčně dostupných přípravků určených pro kosmetické účely k přímé aplikaci na kůži nebo na jiné upotřebení, při kterém kontakt s pokožkou není vyloučen. Výsledky experimentální části práce zahrnují mikroskopickou charakterizaci morfologie a velikosti studovaných nanočástic s využitím mikroskopie atomárních sil (AFM) a hodnotí cytotoxický a genotoxický potenciál studovaných nanočástic stanovením hodnot koncentrace IC50, indukce produkce reaktivních forem kyslíku (ROS) a fragmentace DNA s využitím metody kometového testu. Současně jsou prezentovány výsledky hodnocení buněčného příjmu studovaných nanočástic s využitím moderní mikroskopické techniky konfokální Ramanovy mikroskopie. Konfokální Ramanova mikroskopie umožnila zobrazit buněčný příjem, distribuci a intracelulární chování nanočástic s minimálními nároky na přípravu vzorku a bez nutnosti využití externího značení. Disertační práce představuje metodu konfokální Ramanovy mikroskopie jako nového nástroje pro zobrazení buněčného příjmu nanočástic, který doplňuje konvenční metody studia cytotoxických a genotoxických účinků. Výsledky práce přispívají do diskuze o potenicálním zdravotním riziku spojeném s používáním nanočástic TiO2 a AgNPs.

Abstract:

The aim of this work was to evaluate the influence of studied commercialy available titanium dioxide (TiO2) nanoparticles and AgNPs on SVK-14 human keratinocytes and BJ human fibroblasts cell lines with respect to health risks associated with their use for direct application on skin or another type of use where contact with skin is also probable. The results of the experimental work comprise a microscopic characterisation of nanoparticles size and morfology using atomic force microscopy (AFM) and evaluate cytotoxic and genotoxic potential of studied nanoparticles by assessment of IC50 values, induction of reactive oxygen species (ROS) production and DNA fragmentation using comet assay. Furthermore, the results of the evaluation of nanoparticles cellular uptake using modern microscopic technique confocal Raman micrsocopy are shown. Confocal Raman microscopy allowed to visualise the cellular uptake, distribution and intracellular behaviour of nanoparticles with the minimum sample preparation in the label-free manner.The work introduces confocal Raman microscopy as a new investigation tool for visualisation of the cellular uptake of nanoparticles. This microscopic technique supplements other conventional methods used in cytotoxicological and genotoxicological studies. The results of this work contribute to the discussion about the potential health risk associated with TiO2 nanoparticles and AgNPs and their use.

Keywords

AgNPs, nanočástice TiO2, ROS, poškození DNA, buněčný příjem, konfokální Ramanova mikroskopie, Ramanovo zobrazení

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 10. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 14. 12. 2017

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Medicine and Dentistry

Doctoral programme / field:
Medical Biophysics / Medical Biophysics